今天的農(nóng)業(yè)已經(jīng)進入高科技領(lǐng)域，大多數(shù)20世紀的農(nóng)民甚至無法再認出它們,。畢竟僅僅在100年前,，美國農(nóng)業(yè)剛剛用內(nèi)燃機取代畜力,。而在過去20年間，全球定位系統(tǒng)（GPS）,、電子傳感器以及其他新式工具的出現(xiàn),，已經(jīng)將農(nóng)業(yè)進一步推向“科技仙境”。
除了時髦的空調(diào)和音響系統(tǒng)外,，現(xiàn)代大型拖拉機的封閉艙室內(nèi)還配備了計算機顯示器,，可以顯示機械性能,、農(nóng)田位置、操作播種機等附帶設(shè)備等,。今天令人感到驚異的這些技術(shù),，還只是未來農(nóng)業(yè)的開始。自動駕駛機械和無人機將可以自動檢測和治療出現(xiàn)病蟲害的農(nóng)作物,，這些工具在那些被稱為“精準農(nóng)業(yè)”的農(nóng)場中將變得司空見慣,。
所有這些高科技產(chǎn)品的最終目的是優(yōu)化農(nóng)業(yè)，無論是從經(jīng)濟角度還是環(huán)境角度來看,。我們只想找到最佳投入量（包括水,、化肥、殺蟲劑,、燃料以及勞動力等）,，以便更高效地種植高產(chǎn)作物。
GPS提供超本地化信息
每次至少有3顆軌道衛(wèi)星可參與計算你的距離,，幫助GPS提供你在地球上任何地方的精確位置信息,。因此，配置有GPS接收器的農(nóng)業(yè)機械能夠識別它們在農(nóng)場中的位置,，調(diào)解操作,，以便在這個位置上最大化地提高生產(chǎn)力或效率。
以土壤施肥為例,。農(nóng)民可使用GPS接收器確定預選的農(nóng)田,，并收集其土壤樣本。然后對樣本進行實驗分析,，并建立地理信息系統(tǒng)施肥圖,。在本質(zhì)上，這是一種計算機數(shù)據(jù)庫程序,。利用這類地圖，農(nóng)民就可精確確定每個取樣農(nóng)田區(qū)的施肥量,。變量技術(shù)（VRT）施肥機可以精確地在農(nóng)田中噴灑所需肥料,。這個過程就是“精準農(nóng)業(yè)”的典范。
信息,、分析與工具
“精準農(nóng)業(yè)”要求在3個方面取得成功,。它需要特定位置信息，比如土壤-肥力圖,；它要求對特定位置信息進行理解,，并有作出決策的能力；做出決策往往需要計算機的模擬幫助,，后者需要利用數(shù)學和統(tǒng)計學分析土壤肥力與作物產(chǎn)量之間的可變關(guān)系,。
最終,，農(nóng)民必須擁有實施管理決策的物理工具。比如,，配置有GPS系統(tǒng)的變量技術(shù)施肥機可根據(jù)每塊農(nóng)田位置自動調(diào)節(jié)施肥量,。“精準農(nóng)業(yè)”的其他例證還包括：根據(jù)土壤類型不同,，施行不同的播種率,；利用傳感器來識別雜草、疾病或害蟲,，以便使用最相配的殺蟲劑等,。
特定位置信息的作用除了幫助繪制土壤條件地圖和提高產(chǎn)量外，還可利用衛(wèi)星圖片顯示農(nóng)作物的健康狀況?，F(xiàn)在,，無人機可以收集高度清晰的農(nóng)作物和農(nóng)田照片。這些照片通過計算機分析可顯示不同的反射光,，據(jù)此科學家可了解農(nóng)作物的健康狀況和土壤類型等,。比如，圖中健康作物呈現(xiàn)清晰的亮色,，而有病作物則呈現(xiàn)暗色,，這可以被用于確定棉根腐病的存在。將來,，農(nóng)民或只需對感染區(qū)進行治療,。無人機的優(yōu)勢還包括成本低廉、照片細節(jié)清晰等,，但有關(guān)它們在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使用的合法性依然在探討中,。
自動化
自動導航，即以GPS為基礎(chǔ)的系統(tǒng)可指引拖拉機以更加精確的模式作業(yè),，甚至超過真人操作,。當前，安全擔憂完全限制了更小機械的無人駕駛潛力,。全自動或機器人耕種機械已經(jīng)開始小規(guī)模地出現(xiàn)在高利潤農(nóng)業(yè)中,，比如葡萄、苗圃作物,、某些水果和蔬菜等,。
自動機械可以取代人類，完成更加繁瑣的任務,，比如手工收割蔬菜,。他們利用傳感技術(shù)，包括機械視覺，可檢測位置,、莖葉大小等信息,，然后在作業(yè)過程中通知機械。日本已經(jīng)成為這一領(lǐng)域的領(lǐng)導者,。日本農(nóng)業(yè)往往被劃分成更小的田塊,，該國也是機器人技術(shù)也處于世界領(lǐng)先水平。但是自動機械在美國也正在崛起,，特別是加州,，那里有美國許多特產(chǎn)作物。
飛行機器人的發(fā)展將導致當前大多數(shù)人類操作的無人機被取代,，它們擁有機械視覺和類似人手的鉗子,。許多偵察任務，比如病蟲害,，要求人走到很遠的地方,，獲取代表植物的葉片，然后反復查看其是否存在病蟲害,。研究人員正開發(fā)一種技術(shù),，可以利用飛行機器人執(zhí)行這些任務，無需人類參與,。
育種+傳感器+機器人
高通量植物表型（HTPP）是一種未來化“精準農(nóng)業(yè)”技術(shù),，它是遺傳學、傳感器以及機器人的結(jié)合體,。它可被用于研發(fā)新的作物品種,，或提高作物營養(yǎng)含量、耐抗旱以及抗病蟲害的能力,。HTPP技術(shù)采用多個傳感器測量植物的重要物理數(shù)據(jù),，比如高度、葉片數(shù)量,、大小,、形狀、角度,、顏色,、枯萎程度、莖厚,、結(jié)果數(shù)量等。這些都屬于表型特征,，也是植物遺傳代碼的物理表達,。科學家可以將這些數(shù)據(jù)與特定植物的已知遺傳數(shù)據(jù)對比。
再加上傳感器,，科學家可以非常迅速地獲得成千上萬種植物的表型特征,，育種學家和遺傳學家可據(jù)此決定哪些品種將被排除，哪些可進一步測試,，這將大大加速農(nóng)作物改良的進程,。
過去20年間，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生巨變,。很難想象未來數(shù)年內(nèi),，其將發(fā)展到何種程度。但是農(nóng)業(yè)高科技創(chuàng)新的步伐只會越來越大,。如果10年后看到這樣一幕,，請不必感到驚訝：你沿著高速公路駕車行駛，看到有小型直升機在農(nóng)田上空飛行,，并降落到農(nóng)作物身上,，利用機器鉗子采摘葉片、利用照相機和機械視覺查看病蟲害,，隨后重新起飛查看其他農(nóng)作物,。